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ZnO压敏电阻器性能的改进

作　者: 孟锡俊
导　师: 曹全喜
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: ZnO压敏电阻器化学共沉淀法 sol-gel法 8/20μs通流量 2ms方波能量耐量
分类号: TM54
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 172次
引　用: 3次
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内容摘要

通过液相法制备添加剂超细复合粉体,制备的ZnO压敏电阻内部结构稳定,气孔率低,粒度分布范围集中,添加剂元素分布均匀,使得ZnO压敏电阻器各方面性能都得到了提高。本文详细介绍了液相法中的化学共沉淀法和sol-gel法,使用这两种方法制备添加剂粉料,得到了平均晶粒粒度小于10μm的ZnO压敏电阻陶瓷。化学共沉淀法实验是用K₂CO₃对Mn、Co和Bi三种重要的添加剂元素的混合溶液进行沉淀,得到三种元素的复合超细粉料。制成的复合超细粉料再与ZnO粉末以及其他添加剂粉末混合制备成直径为8.5mm,厚度为1mm的ZnO压敏电阻器元件,其各项性能都远远高于同种配方下的固相法制备元件, 8/20μs通流量达到2100A,而2ms方波能量耐量达到70J,远高于固相法的1900A和35J。sol-gel法实验是将Mn、Co、Bi、Cr和Zr五种重要的添加剂元素的混合溶液制成胶体,经烘干煅烧得到这五种元素的复合超细粉料。使用同样的工艺制备ZnO压敏电阻器元件,其各项性能比固相法略有提高,但比起工艺成熟的化学共沉淀法则要差很多。实验中使用X射线荧光能谱仪对三种方法制备的元件进行元素检测,以保证元素含量的一致,从而在同样配方下比较各种方法的优缺点;同时在对性能较好的样品的元素检测的基础上改进配方。实验中还对热处理和电老练对元件性能的提高进行了详细的论证,得出最佳的热处理温度和电老练过程,大幅的提高了元件的性能。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
第一章绪论  6-10
  1.1 引言  6
  1.2 国内外研究情况  6-10
第二章 ZnO 压敏电阻器的基本特性  10-32
  2.1 ZnO 晶体的基本性质  10-11
  2.2 ZnO 压敏电阻器的基本性质  11-14
  2.3 ZnO 压敏电阻器工作机理  14-15
  2.4 ZnO 压敏电阻器的性能参数  15-21
    2.4.1 压敏电压  15-16
    2.4.2 漏电流  16
    2.4.3 非线性系数  16-17
    2.4.4 电容量  17-18
    2.4.5 限制电压与限压比  18
    2.4.6 额定功率  18-19
    2.4.7 通流量  19-20
    2.4.8 能量耐量  20-21
  2.5 添加剂元素的影响  21-27
    2.5.1 添加剂元素的作用  21-26
    2.5.2 添加剂元素表征  26-27
  2.6 ZnO 压敏元件的失效  27-32
第三章实验与测试  32-50
  3.1 制备工艺  32-40
    3.1.1 固相法  32
    3.1.2 液相法  32-40
  3.2 共沉淀法和sol-gel 法的元素检测  40-41
  3.3 烧成与老练工艺  41-45
    3.3.1 烧结工艺  41-42
    3.3.2 热处理工艺  42-44
    3.3.3 电老练工艺  44-45
  3.4 微观分析  45-47
    3.4.1 扫描电镜  45-46
    3.4.2 X 射线荧光能谱分析  46-47
  3.5 性能测试  47-50
    3.5.1 小电流性能的测试  47
    3.5.2 8/20μs 雷电电流通流量测试  47-48
    3.5.3 2ms 方波能量耐量测试  48-50
第四章结论  50-52
致谢  52-53
参考文献  53-56
研究成果  56-57

ZnO压敏电阻器性能的改进

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